RU150004U1

RU150004U1 - CRYSTAL DISPERSANTER

Info

Publication number: RU150004U1
Application number: RU2014114316/02U
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Бондарь; Александр Гаврилович Буртовой
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "БФК Инжиниринг"
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2015-01-27

Abstract

Щелевой диспергатор, включающий протяженный корпус с газовым входом для подачи газа под давлением и с расположенным на другом конце выпускным клапаном и полый подпружиненный шток, соединенный одним концом с запорным элементом клапана с возможностью его возвратно-поступательного движения и обеспечения подачи газа от газового входа к клапану, отличающийся тем, что корпус со стороны выпускного клапана выполнен с камерой формирования пузырьков, содержащей отводную трубу и тангенциальный патрубок подачи пульпы, выпускной клапан выполнен в виде сборки неподвижного и подвижного керамических колец с образующими запорный элемент притертыми торцами, установленных с возможностью регулировки зазора щели между кольцами, при этом газовый вход выполнен в виде герметичной камеры мультипликации, соединенной с корпусом посредством упругой мембраны, закрепленной на штоке, причем за пределами камеры мультипликации шток снабжен втулкой с регулировочным фланцем, возвратной пружиной, размещенной на штоке во втулке, и ответным фланцем, установленными с возможностью регулировки щели между фланцами.Slotted disperser, including an extended body with a gas inlet for supplying gas under pressure and with an outlet valve located at the other end and a hollow spring-loaded stem connected at one end to the valve closure element with the possibility of its reciprocating movement and providing gas supply from the gas inlet to the valve , characterized in that the housing on the side of the outlet valve is made with a bubble formation chamber containing a branch pipe and a tangential slurry feed pipe, the outlet valve is made in the form of an assembly of stationary and movable ceramic rings with grinding ends forming a locking element, installed with the possibility of adjusting the gap between rings, while the gas inlet is made in the form of a sealed animation chamber connected to the body by means of an elastic membrane fixed to the rod, and outside the animation chamber, the rod is equipped with a bushing with an adjusting flange, a return spring located on the rod in sleeve, and a counter flange installed with the ability to adjust the gap between the flanges.

Description

Полезная модель может быть использована в металлургической, горной, химической и других отраслях промышленности, в частности, в технологиях переработки руд, продуктов обогащения и отходов горно-обогатительных и металлургических предприятий, в том числе концентратов, промпродуктов, хвостов, шламов, шлаков и др.The utility model can be used in the metallurgical, mining, chemical and other industries, in particular, in the processing of ores, concentration products and waste from mining and processing and metallurgical enterprises, including concentrates, industrial products, tailings, sludges, slags, etc.

Использование щелевого диспергатора в аэрационной системе для массопереноса кислорода идеально подходит для таких процессов как, например, цианидное выщелачивание золотосодержащих упорных руд, или процессов химической переработки, требующих растворение в жидкости большого количества кислорода.The use of a slit dispersant in an aeration system for oxygen mass transfer is ideally suited for processes such as, for example, cyanide leaching of gold-bearing refractory ores, or chemical processing processes requiring the dissolution of a large amount of oxygen in a liquid.

Заявляемый щелевой диспергатор может быть использован для камер пневматической безимпеллерной флотации, для образования мелких пузырьков в аэраторе с большими сдвиговыми усилиями, что приводит к лучшим показателям извлечения ценных минералов при тонких классах крупности.The inventive slotted dispersant can be used for pneumatic tubeless flotation chambers, for the formation of small bubbles in the aerator with high shear forces, which leads to better extraction of valuable minerals with thin size classes.

Типичными характеристиками по аэрации, определяемыми методом высокоскоростного анализа цифровых видеоизображений, являются:Typical aeration characteristics determined by the high-speed digital video analysis method are:

- Количество пузырьков 1,82×1010/м³ - The number of bubbles of 1.82 × 1010 / m ³

- Средний диаметр пузырька 308 мкм- The average diameter of the bubble is 308 microns

- Диапазон крупности 10÷2000 мкм- Range of fineness 10 ÷ 2000 microns

Широкий диапазон размеров пузырьков от ультратонких крупностью приблизительно 10 мкм до 2-3 мм позволяет поднимать микроники в процессе флотации.A wide range of bubble sizes from ultrafine with a particle size of approximately 10 microns to 2-3 mm allows microns to be lifted during flotation.

Физический смысл работы щелевого диспергатора аэрационной системы заключается в следующем:The physical meaning of the work of the slit disperser of the aeration system is as follows:

Газ подается через щель между керамическими кольцами внутри диспергатора в камеру формирования пузырьков, образованную наружной поверхностью керамических колец и корпусом диспергатора, с наружной стороны керамических колец в корпус диспергатора, тангенциально подается суспензия (пульпа), которая срывает пузырьки газа и уносит в трубопровод, при этом давление пульпы не должно превышать давление подаваемого газа.. Образование пузырьков зависит от скорости потока пульпы и размера щели. Размер пузырьков определяется срезающими усилиями при выходе воздушного потока из щели в пульпу. Практически установлено, что скорость пульпы должна быть больше 10 м/сек, а размер щели не более 0,5 мм в сочетании с объемом проходящей пульпы.Gas is supplied through the gap between the ceramic rings inside the dispersant into the bubble formation chamber formed by the outer surface of the ceramic rings and the dispersant body, from the outside of the ceramic rings into the dispersant body, a suspension (pulp) is tangentially supplied, which breaks off the gas bubbles and carries it into the pipeline, while the pulp pressure should not exceed the pressure of the supplied gas. The formation of bubbles depends on the flow rate of the pulp and the size of the slit. The size of the bubbles is determined by shearing forces when the airflow leaves the gap in the pulp. It has been practically established that the speed of the pulp should be more than 10 m / s, and the size of the slit should be no more than 0.5 mm in combination with the volume of the passing pulp.

Известен Аэратор для диспергации сжатого воздуха в пульпе по патенту на полезную модель РФ №37716 включающий сплошную внешнюю трубу с патрубком для подачи сжатого воздуха, перфорированную трубу, расположенную соосно внутри внешней трубы, разгонную трубу с отверстием в центре, расположенную соосно над внешней трубой, устройство для выброса пульповоздушной смеси, где патрубок для подачи сжатого воздуха выполнен тангенциальным к боковой поверхности внешней трубы, а устройство для выброса пульповоздушной смеси выполнено в виде усеченного конуса из отбойных дисков, основание которого размещено на верхнем срезе разгонной трубы. Недостатком известного решения является конструкция устройства выброса пульповоздушной смеси, которая может обеспечить образованию преимущественно крупных пузырьков при минимальном образовании мелких.Known Aerator for dispersing compressed air in the pulp according to the patent for utility model of the Russian Federation No. 37716 including a continuous external pipe with a pipe for supplying compressed air, a perforated pipe located coaxially inside the outer pipe, an accelerating pipe with a hole in the center, located coaxially above the outer pipe, device for the ejection of the pulp-air mixture, where the nozzle for supplying compressed air is made tangential to the side surface of the outer pipe, and the device for ejecting the pulp-air mixture is made in the form of a truncated onus from the jack discs, the base of which is located on the upper section of the booster pipe. A disadvantage of the known solution is the design of the pulp-air mixture ejection device, which can ensure the formation of predominantly large bubbles with minimal formation of small ones.

Наиболее близким, по совокупности конструктивных признаков, решением, которое рассматривается заявителем в качестве прототипа, является аэрационная система с самоуплотняющимся аэратором по заявке Австралии AU 2005202215, где сжатый газ (воздух, кислород и т.д.) подается в емкость с мешалкой по каналу через ряд самоуплотняющихся аэраторов. Конструкция аэратора представляет собой протяженный корпус с газовым входом для подачи кислорода под давлением и выпускной клапан на другом конце. Клапан состоит из седла клапана и запорного элемента, соединенного со штоком, с помощью которого обеспечивается возможность движения запорного элемента открывающего или закрывающего клапан. Шток, выполнен полым, что обеспечивает подачу газа от газового входа к клапану с поперечной полостью, соединяющую осевую полость штока с текучей средой в камере. Смещающий элемент в виде пружины обеспечивает перемещение штока в закрытое состояние клапана.The closest, by the combination of design features, solution, which is considered by the applicant as a prototype, is an aeration system with a self-compacting aerator according to Australian application AU 2005202215, where compressed gas (air, oxygen, etc.) is supplied to the tank with a mixer through the channel through a series of self-compacting aerators. The aerator design is an extended body with a gas inlet for supplying oxygen under pressure and an exhaust valve at the other end. The valve consists of a valve seat and a shut-off element connected to the stem, with the help of which it is possible to move the shut-off element to open or close the valve. The rod is made hollow, which provides gas supply from the gas inlet to the valve with a transverse cavity connecting the axial cavity of the rod with the fluid in the chamber. A biasing element in the form of a spring allows the stem to move to the closed state of the valve.

Давление газа в канале подачи газа создает усилие, которое воздействует на кольцевое основание. Когда усилие, создаваемое сжатым газом, превосходит усилие, создаваемое пружиной, основание начинает перемещаться, в следствии чего запорный элемент клапана, закрепленный на полом штоке поршня поднимается над седлом и образует радиальную конусообразную щель между седлом и клапаном, через которую сжатый газ через полый шток диспергируется непосредственно в суспензию. Принцип работы известного устройства аналогичен работе пористого диспергатора.The gas pressure in the gas supply channel creates a force that acts on the annular base. When the force generated by the compressed gas exceeds the force exerted by the spring, the base begins to move, as a result of which the valve locking element mounted on the hollow piston rod rises above the seat and forms a radial cone-shaped gap between the seat and valve through which the compressed gas is dispersed through the hollow rod directly into the suspension. The principle of operation of the known device is similar to the work of a porous dispersant.

Однако, из многолетней практики использования пористых диспергаторов следует, что наиболее эффективно диспергация газа и образование мелких пузырьков происходит при номинальном размере пор 0,5…15 микрон. При больших размерах происходит формирование крупных пузырей, что сводит диспергацию сжатого газа к барботированию. Но тогда щель для оптимальной работы аэратора должна быть в пределах 10 микрон. Однако, отрегулировать давление сжатого газа, подаваемого в аэратор для обеспечения щели в 10 микрон практически невозможно. Щель будет или большего размера или будет закрыта. Инструментальный контроль такого размера щели трудноосуществим. Вследствие этих причин устойчивого процесса диспергирования и образования пузырьков не будет.However, from the long-term practice of using porous dispersants, it follows that gas dispersion and the formation of small bubbles are most effective at a nominal pore size of 0.5 ... 15 microns. At large sizes, large bubbles form, which reduces the dispersion of compressed gas to bubbling. But then the gap for optimal operation of the aerator should be within 10 microns. However, it is almost impossible to adjust the pressure of the compressed gas supplied to the aerator to provide a gap of 10 microns. The slot will be either larger or closed. Instrumental control of such a gap size is difficult to implement. Due to these reasons, there will be no stable process of dispersion and bubble formation.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является повышение надежности и эффективности работы щелевого диспергатора системы аэрации, обеспечивающего устойчивость процесса диспергированияThe technical result to which the claimed utility model is directed is to increase the reliability and efficiency of the slit dispersant of the aeration system, which ensures the stability of the dispersion process

Заявленный технический результат достигается тем, что щелевой диспергатор, включающий протяженный корпус с газовым входом для подачи газа под давлением и расположенным на другом конце выпускным клапаном, полым подпружиненным штоком, соединенным одним концом с запорным элементом клапана, с возможностью его возвратно-поступательного движения и обеспечения подачи газа от газового входа к клапану, корпус со стороны выпускного клапана выполнен с камерой формирования пузырьков, содержащей отводную трубу и тангенциальный патрубок подачи пульпы, выпускной клапан выполнен в виде сборки неподвижного и подвижного керамических колец с образующими запорный элемент притертыми торцами, установленными с возможностью регулировки зазора щели между кольцами, при этом газовый вход выполнен в виде герметичной камеры мультипликации, соединенной с корпусом посредством упругой мембраны, закрепленной на штоке, при этом за пределами камеры мультипликации шток снабжен втулкой с регулировочным фланцем, возвратной пружиной, размещенной на штоке во втулке, и ответным фланцем, установленными с возможностью регулировки щели межу фланцами стопорными гайками.The claimed technical result is achieved in that the slotted dispersant, including an extended housing with a gas inlet for supplying gas under pressure and an exhaust valve located at the other end, a hollow spring-loaded rod connected at one end to the valve shut-off element, with the possibility of its reciprocating movement and providing the gas supply from the gas inlet to the valve, the housing on the side of the exhaust valve is made with a bubble formation chamber containing an outlet pipe and a tangential supply pipe n the exhaust valve is made in the form of an assembly of fixed and movable ceramic rings with ground ends forming a locking element, which are installed with the possibility of adjusting the gap gap between the rings, while the gas inlet is made in the form of a sealed animation chamber connected to the housing by means of an elastic membrane fixed to the rod , while outside the animation chamber, the rod is equipped with a sleeve with an adjustment flange, a return spring placed on the rod in the sleeve, and a counter flange mounted and with the possibility of adjusting the gap between the flanges with lock nuts.

Конструкция щелевого диспергатора поясняется графическими материалами на фиг. 1.The design of the slit dispersant is illustrated in the graphic materials of FIG. one.

Где 1 - подвижное керамическое кольцо, 2 - неподвижное керамическое кольцо; 3 - камера формирования пузырьков; труба - 4, отводящей пульпу, обогащенную пузырьками газа; щель - 5, через которую подается газ; основной корпус - 6; узел уплотнения - 7; полый подвижный шток - 8; мембрана - 9, герметично закрепленная на полом штоке; камера газового мультипликатора - 10; втулка с регулировочным фланцем - 11; ответный фланец - 12; обратный клапан - 13; возвратная пружина - 14; стопорные гайки - 15.Where 1 is a movable ceramic ring, 2 is a fixed ceramic ring; 3 - a chamber for the formation of bubbles; pipe - 4, discharge pulp, enriched with gas bubbles; gap - 5, through which gas is supplied; the main building - 6; seal assembly - 7; hollow movable rod - 8; membrane - 9, hermetically fixed on a hollow stem; gas multiplier chamber - 10; a sleeve with an adjusting flange - 11; counterflange - 12; check valve - 13; return spring - 14; lock nuts - 15.

Щелевой диспергатор работает следующим образом.Slit dispersant works as follows.

При подаче сжатого газа (воздуха, пара, кислорода под давлением) в диспергатор, срабатывает обратный клапан (13), сжатый газ попадает в камеру газового мультипликатора (10), одновременно заполняя всю зону сжатого газа (19), при этом щель диспергатора (5), закрыта полностью. Давление газа воздействует на мембрану (9), мембрана жестко закреплена на подвижном полом штоке (8), шток сжимает пружину (14) и перемещается в сторону направления усилия F₁ полученного от воздействия сжатого газа на мембрану. Ход штока от 0,02 мм до 0,5 мм. Усилие F₁ равноWhen compressed gas (air, steam, oxygen under pressure) is supplied to the dispersant, the non-return valve (13) is activated, the compressed gas enters the chamber of the gas multiplier (10), at the same time filling the entire zone of compressed gas (19), while the dispersant gap (5 ), completely closed. The gas pressure acts on the membrane (9), the membrane is rigidly fixed to the movable hollow stem (8), the rod compresses the spring (14) and moves in the direction of the direction of the force F ₁ obtained from the action of the compressed gas on the membrane. Stroke from 0.02 mm to 0.5 mm. The force F ₁ is equal to

F₁=S₁*P_{1 газа} F ₁ = S ₁ * P _{1 gas}

где P_{1 газа} - давление подаваемого газа кгс/см² where P _{1 gas} is the pressure of the supplied gas kgf / cm ²

S₁ - площадь мембраны, см² S₁=r²=(Dm²/2)S ₁ - membrane area, cm ^2, S ₁ = r ² = (Dm ^2/2)

С обратной стороны от пружины на полом штоке жестко закреплено керамическое подвижное кольцо, оно перемещается на величину L и образует зазор щели (5) между подвижными (1) и неподвижными (2) керамическими кольцами.A ceramic movable ring is rigidly fixed on the back side of the spring on the hollow stem, it moves by the amount L and forms a gap of the slit (5) between the movable (1) and fixed (2) ceramic rings.

Зазор щели регулируется стопорными гайками (15) и замеряется щупом между регулировочными фланцами (11 и 12). Регулировка щели производится тогда, когда давление сжатого газа в камере газового мультипликатора (10) равно нулю. Сжатый газ поступает через щель (5) в камеру формирования пузырьков (3), см. фиг 1, (17 на сечении А-А).The gap gap is regulated by the lock nuts (15) and measured by the probe between the adjusting flanges (11 and 12). The slit is adjusted when the pressure of the compressed gas in the chamber of the gas multiplier (10) is zero. Compressed gas enters through the gap (5) into the bubble formation chamber (3), see Fig. 1, (17 in section AA).

При включении насоса подачи пульпы, пульпа тангенциально подается в камеру формирования пузырьков (3). Патрубок подачи пульпы располагается таким образом, что при входе в камеру формирования пузырьков (3) патрубок имеет эллипсное сечение, см. сечение А-А. При этом поток пульпы сужается и направляется вдоль щели, образованной керамическими кольцами, через которую поступает сжатый газ, и закручивается по окружности (сечение А-А, поз-16). Поток пульпы поднимается по спирали и уходит в отводящую трубу (4). Для нормального формирования пузырька, скорость потока пульпы должна быть не менее 10 м/сек.When the pulp feed pump is turned on, the pulp is tangentially fed into the bubble formation chamber (3). The pulp feed pipe is positioned so that when entering the bubble formation chamber (3), the pipe has an ellipse section, see section AA. At the same time, the pulp stream narrows and is directed along the gap formed by ceramic rings, through which compressed gas enters, and swirls around the circumference (section AA, pos-16). The pulp stream rises in a spiral and goes into the discharge pipe (4). For normal bubble formation, the pulp flow rate should be at least 10 m / s.

При аварийном отключении подачи сжатого газа происходит следующее: Давление газа P₁ падает, соответственно усилие F₁ стремится к нулю, вследствие чего усилие пружины F₂, направленное в противоположную сторону усилию F₁ перемещает полый шток (8) с закрепленным к нему подвижным керамическим кольцом (1) в исходное положение, при этом щель (5) закрывается и блокирует попадание пульпы в зону сжатого газа (или пневмосистему). Так, как торцевое зеркало керамических колец притерто между собой (18), керамические кольца начинают работать как обратный клапан. Кроме того на подвижное кольцо (1) воздействует усилие пульпы F₃, направление которого совпадает с усилием пружины F₂ и равно:In the event of an emergency shutdown of the compressed gas supply, the following occurs: The gas pressure P ₁ drops, respectively, the force F ₁ tends to zero, as a result of which the spring force F ₂ directed in the opposite direction by the force F ₁ moves the hollow stem (8) with a movable ceramic ring fixed to it (1) to its original position, while the slot (5) closes and blocks the ingress of pulp into the compressed gas zone (or pneumatic system). So, as the end mirror of ceramic rings is ground together (18), ceramic rings begin to work as a check valve. In addition to the movable ring (1) is affected by the force of the pulp F ₃ , the direction of which coincides with the force of the spring F ₂ and is equal to:

F₃=Р₂ S₂ F ₃ = P ₂ S ₂

Где Р₂ - давление пульпы на выходном патрубке насосаWhere P ₂ - pulp pressure at the pump outlet

S₂ - площадь круга по наружному диаметру подвижного керамического кольцаS ₂ - the area of the circle on the outer diameter of the movable ceramic ring

S₁=r²=(Dк/2)² S ₁ = r ² = (Dк / 2) ²

Для нормальной работы щелевого аэратора потока необходимо выдерживать условие, при котором давление сжатого газа Р₁ должно быть на 1,5-2 кгс/см² больше давления пульпы Р₂ For normal operation of the slotted flow aerator, it is necessary to withstand the condition under which the pressure of the compressed gas P ₁ should be 1.5-2 kgf / cm ² more than the pulp pressure P ₂

Отсюда вытекает следующая зависимость:The following dependence follows from this:

F₁>F₂+F₃ F ₁ > F ₂ + F ₃

При выполнении этих условий щелевой диспергатор аэратор потока работает в оптимальном режиме, обеспечивая устойчивый процесс диспергированияUnder these conditions, a slit disperser, the flow aerator operates in an optimal mode, providing a stable dispersion process

Claims

A slit disperser, including an extended housing with a gas inlet for supplying gas under pressure and with an exhaust valve located at the other end and a hollow spring-loaded rod connected at one end to the valve shutoff element with the possibility of its reciprocating movement and providing gas supply from the gas inlet to the valve characterized in that the housing on the side of the exhaust valve is made with a bubble formation chamber containing a bypass pipe and a tangential pulp feed pipe, the exhaust valve is made in the form of an assembly of fixed and movable ceramic rings with ground ends forming a locking element, which are installed with the possibility of adjusting the gap gap between the rings, while the gas inlet is made in the form of a sealed animation chamber connected to the housing by means of an elastic membrane fixed to the rod, and outside the animation chamber the rod is equipped with a sleeve with an adjusting flange, a return spring placed on the rod in the sleeve, and a reciprocal flange mounted with the possibility of adjusting the gap m forward flanges.